Тогда — в мае 1592 года — Мочениго по совету духовника выдал своего гостя инквизиции. В трех доносах он обличил философа. Собрано было все и подозрительные места в книгах (старательно отчеркнутые доносчиком), и нечаянно оброненные фразы, и откровенные разговоры, и шутливые замечания. Половины их было достаточно, чтобы отправить обвиняемого на костер. Но необходимы были показания других свидетелей и признания обвиняемого Бруно. Повезло: вызванные в трибунал книготорговцы Чотто и Бертано, старый монах Доменико да Ночера, аристократ Морозини дали благоприятные для него показания.
Позиция самого Бруно на следствии была четкой и последовательной. Он не был религиозным реформатором и не собирался идти на костер из-за различных толкований церковных догм и обрядов. Все обвинения в богохульстве, в издевательских высказываниях о почитании икон и культе святых, о Богородице и Христе он отвергал, благо доказать их Мочениго не мог разговоры велись с глазу на глаз. Что касается более глубоких богословских вопросов, граничивших с философией, то Бруно прямо заявил инквизиторам о своих сомнениях в догматах троичности Бога и богочеловечности Христа, излагая свое учение о совпадении божественных атрибутов. Все философские положения, в том числе учение о вечности и бесконечности вселенной, о существовании бесчисленного множества миров, Бруно отстаивал с начала до конца. Защищаясь от обвинений, философ ссылался в свое оправдание на двойственную точку зрения на истину, благодаря которой философия и теология, наука и вера могут существовать рядом, не мешая одна другой.
30 июля Бруно снова предстал перед судьями. На этот раз великий страдалец показывал, что хотя он и не помнит, но очень может быть, что в течение своего продолжительного отлучения от церкви ему приходилось впадать еще и в другие заблуждения, кроме тех, которые уже им познаны. Затем, упав перед судьями на колени, Бруно со слезами продолжал: «Я смиренно умоляю Господа Бога и вас простить мне все заблуждения, в какие только я впадал; с готовностью я приму и исполню все, что вы постановите и признаете полезным для спасения моей души. Если Господь и вы проявите ко мне милосердие и даруете мне жизнь, я обещаю исправиться и загладить все дурное, содеянное мною раньше».
Этим окончился собственно процесс в Венеции, все акты были отправлены в Рим, оттуда 17 сентября поступило требование выдать Бруно для суда над ним в Риме. Общественное влияние обвиняемого, число и характер ересей, в которых он подозревался, были так велики, что венецианская инквизиция не отваживалась сама окончить этот процесс.
